如图所示.位于竖直平面内的坐标系xoy.在其第三象限空间有沿水平方向 的.垂直于纸面向外的匀强磁场.磁感应强度大小为B.还有沿x轴负方向的匀强电场. 场强大小为E.在其第一象限空间有沿y轴负方向的.场

高中物理 2024-07-06 16:14:05

(16分)如图所示,位于竖直平面内的坐标系xoy,在其第三象限空间有沿水平方向

的、垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,还有沿x轴负方向的匀强电场,

场强大小为E.在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强为的匀强电场,并在

y>h区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场.一个带电荷量为q的油滴从

图中第三象限的P点得到一初速度,恰好能沿PO作直线运动(PO与x轴负方向的夹角为

θ=37O),并从原点O进入第一象限.已知重力加速度为g,sin37o=0.6,cos37o=0.8,问:

(1)油滴的电性;

(2)油滴在P点得到的初速度大小;

(3)油滴在第一象限运动的时间和离开第一象限处的坐标值.

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(16分)(1)油滴带负电. (2分)

(2)油滴受三个力作用(见右图),从P到O沿直 线必为匀速运动,设油滴质量为m

由平衡条件有 (1分)

       (1分)

综合前两式,得 (2分)

(2分)

(3)进入第一象限,由电场力和 重力 ,知油滴先作匀速直线运动,进入y≥h的区域后作匀速圆周运动,路径如图,最后从x轴上的N点离开第一象限.

由O→A匀速运动位移为知运动时间: (2分)由几何关系和圆周运动的周期关系式知由A→C的圆周运动时间为

(2分)

由对称性知从C→N的时间

在第一象限运动的总时间 (1分)

由在磁场中的匀速圆周运动,有  (1分)

由②、③、⑦式解得得到轨道半径 (1分)

图中的 (1分)

即离开第一象限处(N点)的坐标为〖,0〗